Eine Thermobatterie für eine bessere Nutzung erneuerbarer Energien
23.05.2023 VORHERIGER ARTIKEL NÄCHSTER ARTIKEL
Das Kooperationsprojekt SmartTS (Smart Thermal Storage) möchte ein Gerät zur Speicherung von erneuerbaren Energien auf den Markt bringen, das Heizkörper bei Renovierungen ersetzen soll und auch bei Neubauten zum Einsatz kommt. Das Projekt bietet eine interessante Lösung, um die Wärmeautonomie von Gebäuden zu erhöhen, indem erneuerbare Ressourcen effizienter genutzt werden.
Der Gebäudebestand in der Schweiz ist alt und viele Gebäude werden noch mit Öl beheizt. Im Rahmen der Ziele der Energiepolitik 2050 wollen die Partner von SmartTS (siehe unten) eine thermische Batterie auf den Markt bringen, die die in den Gebäuden erzeugten erneuerbaren Energien speichert.
Um die Schweizer Abhängigkeit von ausländischen fossilen Energien (>65%) zu verringern, hat die Produktion von erneuerbaren Energien stark zugenommen. Leider haben Solar- und Windenergie ihre Produktionsspitzen zeitlich versetzt zum Heizbedarf. Dank SmartTS soll die Speicherung erneuerbarer Energie ermöglicht werden, um diese dann nachts und an sonnen- und/oder windarmen Tagen in der kalten Jahreszeit zu nutzen.
SmartTS ist ein Entwicklungsprojekt und folgt auf ein erstes, von Innosuisse finanziertes Forschungsprojekt, in dessen Rahmen eine thermische Batterie auf der Grundlage von Phasenwechselmaterialien (PCM) entwickelt wurde, die bei Temperaturen nahe der Umgebungstemperatur schmelzen und so grosse Energiemengen speichern, die wieder abgegeben werden, wenn sich diese Materialien wieder verfestigen. Die thermische Batterie wird über einen Warmwasserkreislauf geladen, der mit erneuerbarer Energie gespeist wird. Zum Entladen wird die Batterie mit Umgebungsluft belüftet, die sich auf die Temperatur des flüssigen PCM erwärmt.
«Diese Batterie hat viele Vorteile», erklärt der Projektleiter Jacques Robadey. «Sie hat eine sehr gute Leistung. Die Batterie, die wir in SmartTS entwickeln wollen, wird 4 KW/h speichern können. Mit einem Dutzend dieser Akkumulatoren in einem gut isolierten Haus kann man eine Autonomie von drei Wochen erreichen.» Das Gerät, das auf den Markt kommen soll, hat aber noch weitere Vorteile: «Die PCMs, die wir ausgewählt haben, können 10.000 Zyklen ohne Beschädigung überstehen, was bei täglichem Laden und Entladen 30 Jahren entspricht. Das ist viel mehr als bei elektrischen Batterien.» Und da das System die Luft direkt erwärmt, ist es sehr effizient. Ausserdem sorgt es für eine Lufterneuerung. Sensoren erkennen ein Nachlassen der Luftqualität und veranlassen das Gerät dazu, sich dann mit Aussenluft zu versorgen. Dies hat den weiteren Vorteil, dass die Luft raumweise erneuert wird. Schließlich ist die Wärmebatterie auch in der Lage, im Sommer die nächtliche Kälte zu speichern, um sie zur heissesten Zeit des Tages wieder abzugeben. «Es handelt sich also um ein System, das den Unterschied zwischen Wärme und Kälte nutzt» fasst Jacques Robadey zusammen.
SmarTS hat sich zum Ziel gesetzt, den bestehenden Prototypen durch die sich überschneidenden Kompetenzen der verschiedenen Partner in die Vorindustrialisierungsphase zu bringen. SmartTS möchte sowohl die Struktur des Wärmetauschers verbessern, so dass dieser leichter zu bauen ist, weniger kostet und energiesparende, sanfte Belüftungen verwendet, als auch die Automatisierung des Systems vorantreiben.
Es werden drei Prototypen hergestellt. Der letzte Prototyp, der dann auf den Markt kommt, wird dauerhaft in einem Gebäude installiert und genutzt werden. Das Ziel des entwickelten Systems ist es, ein Gebäude mit einer MINERGIE-Dämmung von März bis November thermisch autonom und in den Wintermonaten nahezu autonom zu machen.
Projektpartner
Aeby + Monthon Architectes, Belimo, SINEF, Technic360, WAGO, WT